(57)【要約】【課題】クーラント水の勢いを借りなくても切粉が回収しやすい構成のドライ加工に適したＮＣ旋盤を提供する。【解決手段】ベッド１に主軸６ａを回転自在に支持する主軸台６と切削工具を支持する刃物台１０とが配設されたＮＣ旋盤２０であって、主軸６ａを左右方向および前後方向に移動自在に支持するＸ軸移動機構２およびＺ軸移動機構４のうち、少なくともＺ軸移動機構４を備え、刃物台１０を上下方向に移動自在に支持するＹ軸移動機構８と、主軸６ａの先端部に設けられたワークを把持するチャック部材６ｂと、このチャック部材６ｂから主軸台６ならびにＸ軸移動機構２およびＺ軸移動機構４を遮蔽し、主軸６ａを挿通して配設された衝立カバー１ｄとを備えたことを特徴とするＮＣ旋盤２０である。【選択図】  図１
2010105065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッド（１）に主軸（６ａ）を回転自在に支持する主軸台（６）と切削工具を支持する刃物台（１０）とが配設されたＮＣ旋盤（２０）であって、
前記主軸（６ａ）を左右方向および前後方向に移動自在に支持するＸ軸移動機構（２）およびＺ軸移動機構（４）のうち、少なくともＺ軸移動機構（４）を備え、
前記刃物台（１０）を上下方向に移動自在に支持するＹ軸移動機構（８）と、
前記主軸（６ａ）の先端部に設けられたワークを把持するチャック部材（６ｂ）と、
このチャック部材（６ｂ）から前記主軸台（６）ならびにＸ軸移動機構（２）およびＺ軸移動機構（４）を遮蔽し、前記主軸（６ａ）を挿通して配設された衝立カバー（１ｄ）と、
を備えたことを特徴とするＮＣ旋盤（２０）。
【請求項２】
前記チャック部材（６ｂ）に把持したワーク（Ｗ）に対して前記刃物台（１０）の切削工具により切削する加工領域の下方のベッド（１）上面に開口部（１ｃ）を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＮＣ旋盤（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主軸台にＸ軸移動機構とＺ軸移動機構を設け、主軸台、Ｘ軸移動機構、Ｚ軸移動機構とを遮蔽し、主軸を挿通して配設された衝立カバーを刃物台との間に設けたＮＣ旋盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化の元凶とされるＣＯ２など温室効果ガスの発生を抑えるためには、燃焼をやめるか、燃焼時間を大幅に短縮することが求められている。ＮＣ旋盤やマシニングセンタ等の工作機械の使用段階においては、クーラント水の廃液処理の過程のクーラント水の焼却に、重油の燃焼が使用されていることが知られている。つまり、クーラント水は、寿命が短く、特に夏場、バクテリアの発生で異臭を発すると、廃棄処分となり、産業廃棄物処理業者の焼却場にて焼却処分となる。この焼却処分は、重油の火炎による高温の中でクーラント水を噴霧して行われる。このとき、水分は一瞬に水蒸気になって蒸発し、その他の成分は燃焼してガスになる。その結果、クーラント水の焼却により、重油の燃焼から大量のＣＯ２が発生する。したがって、クーラント水を使用するウェット加工から、クーラント水を使用しないドライ加工へ移行してＣＯ２の発生を削減することが求められている。
【０００３】
クーラント水の機能は、潤滑性、冷却効果、切粉の排出の３つである。ドライ加工への移行により、これら３つの機能は発揮できなくなる。しかし、1つ目の潤滑性については、工具メーカーは、超硬の表面にコーティングする技術を確立し、クーラント水を全く使用しないドライ加工においても、クーラント水を使用したのと同様に、きれいな仕上げ面と、高寿命を可能にした切削工具を開発し、商品化済みである。
２つ目の冷却効果は、熱い状態で指定の寸法公差で仕上げ加工をし、ワークが高温から室温に冷えて収縮すると、寸法公差から外れて不良品になるため、仕上げ加工の直前にワーク温度を測定し、常温になったときの収縮量を勘案して仕上げ寸法を補正すれば解決できる。
そして、３つ目の切粉の排出は、切粉本位に設計した切粉はけのよい、切削油剤の勢いを借りなくても切粉が落下する機械の構成の見直しが必要になる。
【０００４】
従来のＮＣ旋盤は、ベッドに固定された主軸台と、水平軸の２軸（主軸軸線方向のＺ軸とその直交方向のＸ軸）を有する刃物台によって構成されている。この刃物台は左右方向へ摺動可能なベッド摺動面に直交し、手前に大きくオーバーハングしたクロススライドの上面に載置されている。したがって、クロススライドは、加工の際に、主軸台の主軸に装着されたチャックの下部に接近するため、このクロススライドの上面に切粉が堆積する構成になっている。そのため、従来のＮＣ旋盤は、クロススライドの上面に堆積した切粉を排除するためにクーラント水の勢いを借りて、切粉の排出が必要であった。
したがって、従来のＮＣ旋盤は、このクーラント水を止めると、クロススライド上の切粉が排出されずに堆積するという問題があった。
また、これまでＮＣ旋盤は２軸（Ｘ、Ｚ）の軸構成の水平軸の櫛刃形刃物台では切粉が堆積しやすいという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２３１０３０号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、クーラント水の勢いを借りなくても切粉が真下に落下して回収しやすい軸構成のドライ加工に適したＮＣ旋盤を提供することを課題とする。また、櫛刃形刃物台であっても切粉が堆積しにくい櫛刃形刃物台を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ベッド（１）に主軸（６ａ）を回転自在に支持する主軸台（６）と切削工具を支持する刃物台（１０）とが配設されたＮＣ旋盤（２０）であって、前記主軸（６ａ）を左右方向および前後方向に移動自在に支持するＸ軸移動機構（２）およびＺ軸移動機構（４）のうち、少なくともＺ軸移動機構（４）を備え、前記刃物台（１０）を上下方向に移動自在に支持するＹ軸移動機構（８）と、前記主軸（６ａ）の先端部に設けられたワークを把持するチャック部材（６ｂ）と、このチャック部材（６ｂ）から前記主軸台（６）ならびにＸ軸移動機構（２）およびＺ軸移動機構（４）を遮蔽し、前記主軸（６ａ）を挿通して配設された衝立カバー（１ｄ）と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＮＣ旋盤（２０）であって、前記チャック部材（６ｂ）に把持したワーク（Ｗ）に対して前記刃物台（１０）の切削工具により切削する加工領域の下方のベッド（１）上面に開口部（１ｃ）を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、チャック部材から主軸台ならびにＸ軸移動機構およびＺ軸移動機構を遮蔽し、主軸を挿通して配設された衝立カバーを備えたことにより、主軸台と水平軸の移動機構が衝立カバーにより遮蔽されたため、切粉の堆積をなくすことができる。
また、これにより、クーラント水の勢いを借りなくても切粉が真下に落下して回収しやすい軸構成のドライ加工に適したＮＣ旋盤を提供することができる。また、刃物台の移動軸を上下方向へ移動可能にしたことにより、櫛刃形刃物台が垂直方向になったことから、切粉が堆積する面積を最小限にすることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、チャック部材に把持したワークに対して刃物台の切削工具により切削する加工領域の下方のベッド上面に開口部を備えたことにより、クーラント水の勢いを借りなくても切粉が真下に落下して回収しやすくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明のＮＣ旋盤を示す平面図、図２は左側面図、図３は正面図である。
なお、工作機械の座標系はＪＩＳＢ６３１０に規定されている。横形旋盤に関しては、主軸台の主軸の軸（前後）方向はＺ軸、Ｚ軸に直交する（左右）方向はＸ軸、Ｚ軸とＸ軸に直交する上下方向はＹ軸と規定されている。
【００１２】
切粉本位に従来のＮＣ旋盤の構成を見直し、クーラント水の勢いを借りなくても切粉が開口部１ｃから真下に落下するドライ加工に適したＮＣ旋盤（ドライ加工用ＮＣ旋盤）を開発した。
本発明のＮＣ旋盤２０は、ベッド１に主軸６ａを回転自在に支持する主軸台６と切削工具を支持する刃物台１０とが配設されたＮＣ旋盤２０であり、主軸６ａを左右方向および前後方向に移動自在に支持するＸ軸移動機構２およびＺ軸移動機構４と、刃物台１０を上下方向に移動自在に支持するＹ軸移動機構８とを備えている。
本発明のＮＣ旋盤２０は、３軸（Ｘ軸、Ｚ軸、Ｙ軸）から構成されている。このＮＣ旋盤２０は、主軸台６が２軸（Ｘ軸、Ｚ軸）を有し、刃物台が１軸（Ｙ軸）を有して構成されている。
つまり、ベッド１の上面の左側には、サドル３を左右方向へ移動させるＸ軸移動機構２と、サドル３の上面に配置されたスライドベース５を前後方向へ移動させるＺ軸移動機構４と、スライドベース５に載置された主軸台６が配置されている。また、ベッド１の上面の右側（図１、図３参照）には、上方へ突出したコラム７と、コラム７の正面に上下方向へ立クロススライド９を移動させるＹ軸移動機構８と、立クロススライド９に固定された櫛刃形刃物台１０とが配置されている。
【００１３】
＜ベッド＞
図１に示すように、ベッド１の上面に配置されたＸ軸移動機構２のボールねじ２ａを座標軸のＹ（縦）軸と見立てれば、コラム７を支持するベッド１の横桁１ｅは座標軸のＸ（横）軸となる。この座標軸の４象限（横軸の下の右側の１／４が該当）が加工領域Ｋであり、切粉が落下する開口部１ｃになっている。
図１に示すように、この加工領域Ｋには従来のクロススライドのような突出物が一切ない。従来のクロススライドはＸ軸とＺ軸方向へ移動するものの、水平軸で横置きのため切粉溜りになっていた。本発明のＮＣ旋盤の衝立カバー１ｄは、主軸台６とＸ軸移動機構２とＺ軸移動機構４を遮蔽している。また、衝立カバー１ｄは主軸６ａを挿通して配設されている。したがって、主軸台６とＸ軸移動機構２とＺ軸移動機構４は衝立カバー１ｄの蔭にあるため、切粉の堆積は全くない。この衝立カバー１ｄは伸縮自在の蛇腹カバーになっており、切粉の飛散を防止する。
この加工領域Ｋには主軸６ａの先端部に設けられたワークを把持するチャック部材６ｂが配置され、正面には立形の櫛刃形刃物台１０が配置され、櫛刃形刃物台１０には工具が固定されている。さらに、この加工領域Ｋのベッド１の開口部１ｃの下部には、機外に切粉を排出するチップコンベア１１が装着されている。
図１に示すように、ベッド１の左側の上面には前後方向に一対のＸ軸用直動ガイド１ａ，１ａがレール状に延設されている。このＸ軸用直動ガイド１ａ，１ａの上面にはＸ軸用直動ナット１ｂ，１ｂが摺動自在に嵌合され、所定の間隔で２個ずつ設けられている。
【００１４】
＜Ｘ軸移動機構＞
Ｘ軸移動機構２は、後記するサドル３を左右（Ｘ軸）方向へ移動させるための駆動装置である。Ｘ軸移動機構２は、図１に示すように、一対のＸ軸用直動ガイド１ａ，１ａの間の凹部に配置され、Ｘ軸用ボールねじ２ａと、Ｘ軸用ボールねじ２ａに螺入したＸ軸用ナットと、Ｘ軸用ボールねじ２ａに図示しないプーリと歯付きベルトを介して連結されたＸ軸用サーボモータ２ｃとから構成され、Ｘ軸用サーボモータ２ｃの回転がＸ軸用ボールねじ２ａに伝達される。
【００１５】
＜サドル＞
サドル３は、図１に示すように、ベッド１上の左右（Ｘ軸）方向と、これに直交する前後（Ｚ軸）方向のすべり面を有する台である。Ｘ軸用直動ガイド１ａ，１ａのＸ軸用直動ナット１ｂ，１ｂに載置され、かつ、サドル３の下面には図示しないＸ軸用ナットとを連結する連結部を有しており、図示しないＸ軸用ナットのフランジに接続され、左右（Ｘ軸）方向へ摺動自在に移動する。
また、図３に示すように、サドル３の上面には前後（Ｚ軸）方向に後記するスライドベース５を移動させるためのＺ軸用すべりガイド３ａ，３ａが設けられている。
【００１６】
＜Ｚ軸移動機構＞
Ｚ軸移動機構４は、スライドベース５と主軸台６を前後（Ｚ軸）方向へ移動させるための駆動装置である。Ｚ軸移動機構４は、一対のＺ軸用すべりガイド３ａ，３ａの間の凹部に配置され、図２に示すように、Ｚ軸用ボールねじ４ａと、Ｚ軸用ボールねじ４ａに螺入されたＺ軸用ナット４ｂと、図示しないプーリと歯付きベルトを介して連結され、図１に示すように、Ｚ軸用サーボモータ４ｃとから構成され、回転が伝達される。また、Ｚ軸用すべりガイド３ａ，３ａ（図３参照）の形状は、ダブテールになっている。
【００１７】
＜スライドベース＞
スライドベース５は、図２に示すように、主軸台６を前後（Ｚ軸）方向へ摺動自在に移動する台である。スライドベース５は、矩形の板状に形成されており、下面にはＺ軸用ナット４ｂとを連結する連結部を有しており、Ｚ軸用ナット４ｂのフランジに接続されている。スライドベース５は、Ｚ軸用すべりガイド３ａ，３ａに摺動自在に載置され、スライドベース５の上面には、主軸台６が固定されている。
【００１８】
＜主軸台＞
主軸台６は回転自在の主軸６ａを備え、主軸６ａは、主軸台６の本体にベアリングによって両端が軸支され、その間には、図示しないビルトインモータが搭載されている。主軸６ａの先端にはワークＷを把持するチャック部材６ｂが装着されている。ここでは、コレット仕様のチャックが好適である。主軸台６はスライドベース５の上面に載置されている。主軸台６はＸ軸移動機構２のＸ軸用サーボモータ２ｃの回転駆動により左右（Ｘ軸）方向へ移動し、Ｚ軸移動機構４のＺ軸用サーボモータ４ｃの回転駆動により前後（Ｚ軸）方向へ移動する移動可能な移動型主軸台である。
【００１９】
＜コラム＞
コラム７は、後記する櫛刃形刃物台１０を上下（Ｙ軸）方向へ移動させるためのポストである。図１に示すように、ベッド１の右側には、横桁１ｅ，１ｅから上方向にコラム７が突出して設けられている。このコラム７の正面（図３ではコラム７の左側面）には、上下方向に後記する立クロススライド９を上下（Ｙ軸）方向へ移動させるためのＹ軸用すべりガイド７ａ，７ａが設けられている。なお、横桁１ｅ，１ｅのフラット部には図示しない傾斜カバーが配設されている。
【００２０】
＜Ｙ軸移動機構＞
Ｙ軸移動機構８は、立クロススライド９を上下（Ｙ軸）方向へ移動させるための駆動装置である。Ｙ軸移動機構８は、一対のＹ軸用すべりガイド７ａ，７ａの間の凹部に配置され、図３に示すように、Ｙ軸用ボールねじ８ａと、Ｙ軸用ボールねじ８ａに螺入したＹ軸用ナット８ｂと、Ｙ軸用ボールねじ８ａに図示しないプーリと歯付きベルトを介して連結されたＹ軸用サーボモータ８ｃとから構成され、回転が伝達される。また、Ｙ軸用すべりガイド７ａ，７ａ（図１参照）の形状は、ダブテールになっている。
【００２１】
＜立クロススライド＞
立クロススライド９は、後記する櫛刃形刃物台１０を固定するベースである。立クロススライド９は、図１に示すように、Ｙ軸用すべりガイド７ａ，７ａに当接され、かつ、立クロススライド９の裏側にＹ軸用ナット８ｂ（図３参照）に接続され、Ｙ軸移動機構８のＹ軸用サーボモータ８ｃの回転駆動により上下（Ｙ軸）方向へ摺動自在に移動する。
【００２２】
＜櫛刃形刃物台＞
図１に示すように、櫛刃形刃物台１０は、立クロススライド９の正面に固定されて配設されている。また、外径バイト用の櫛刃形刃物台１０ａは、立クロススライド９の左側面に配設されている。櫛刃形刃物台１０は板状であり、工具ホルダを固定するためのＴ溝が５本形成されている。外径バイト用の櫛刃形刃物台１０ａも板状であり、外径バイト１２，１２…を固定するための溝が５本形成されている。
櫛刃形刃物台１０に配置された工具ホルダは、例えば、下段から内径加工用ボーリングバー１３、回転工具のドリル１４、回転工具のエンドミル１５である。
【００２３】
以上の通り、本発明のＮＣ旋盤は、刃物台用としてＹ軸を追加して３軸構成にすることにより、立形の櫛刃形刃物台１０は、一種の自動工具交換装置（ＡＴＣ）とツールマガジン装置の機能を有するとともに、切削時のＹ軸移動が必要な複合加工が可能になることから、これまでの２軸構成のＮＣ旋盤では加工ができないミーリング加工、例えば、Ｚ，Ｘ軸から芯が外れた位置への穴明け、タップ加工等の複合加工が容易にできるため、従来の２軸構成のＮＣ旋盤では加工できなかったワークの取り込みができる。
さらに、達成できなかった切粉の落下が容易となり、機外への排出が容易となって、切粉の問題が解決できる。
【００２４】
ここで、図２を参照してドライ加工用ＮＣ旋盤２０の加工方法について、一例を簡単に説明する。まず、例えば、チャック部材６ｂのコレットチャックを開閉し、ワークＷを把持する。ドアを閉じる。そこで、起動ボタンが押されると、事前に入力されたプログラムが運転指令により動作が開始する。
１）第１工程は、立形の櫛刃形刃物台１０の外径バイト１２が、主軸台６の主軸６ａの芯の高さ位置まで待機位置から上昇（Ｙ軸）し、停止する。
２）第２工程は、主軸台６の主軸６ａが回転し、主軸台６の主軸６ａが例えば、左右（Ｘ軸）方向と、前後（Ｚ軸）方向に、外径バイト１２の刃先に接近、離間を繰り返し動作して所定の寸法の外径削りと、端面削りを行う。
３）第３工程は、立形の櫛刃形刃物台１０の回転工具のドリル１４が、主軸台６の主軸６ａの芯の高さ位置までさらに上昇（Ｙ軸）し、停止する。
４）第４工程は、主軸台６の主軸６ａが図示しないビルトインモータの角度割り出し機能のＣ軸回転により回転位置決めし、櫛刃形刃物台１０の回転工具のドリル１４が所定の回転数で回転すると、主軸台６がＺ軸方向へ移動して穴明けを行い、後退する。
５）第５工程は、立形の櫛刃形刃物台１０のボーリングバー１３が、主軸台６の主軸６ａの芯の高さ位置まで待機位置から上昇（Ｙ軸）し、停止する。
６）第６工程は、主軸台６の主軸６ａが回転し、主軸台６の主軸６ａが例えば、左右（Ｘ軸）方向と、前後（Ｚ軸）方向に繰り返し動作して、ドリル１４の穴を所定の内径寸法に仕上げる。
７）第７工程は、立形の櫛刃形刃物台１０の回転工具のエンドミル１５が、主軸台６の主軸６ａの芯の高さ位置までさらに下降（Ｙ軸）し、停止する。
８）第８工程は、主軸台６の主軸６ａが図示しないビルトインモータの角度割り出し機能のＣ軸回転によりＣ軸にて回転位置決めし、櫛刃形刃物台１０の回転工具のエンドミル１５が所定の回転数で回転すると、主軸台６がＺ軸、Ｘ軸方向へ移動し、そして、Ｙ軸も移動してエンドミル径よりも大きい溝幅に広げる加工を行い、後退する。
この第１〜８工程を含む工程により、ＮＣ旋盤２０によるドライ加工が終了する。
【００２５】
主軸台６のチャック６ｂの下部と、立形の櫛刃形刃物台１０（立クロススライド９）の下方のベッド１には開口部１ｃが設けられ、その開口部１ｃの下部にはチップコンベア１１（図１参照）が装着され、クーラント水の勢いを借りなくても切粉が真下のチップコンベア１１に落下するようにしている。
これにより、クーラント水、クーラントタンク、クーラントポンプ、クーラント用ホース、ノズル、電磁弁等が不要になるため、その分のコスト低減ができる。
【００２６】
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。例えば、ガイドは、すべりガイドところがりガイドの２つがあるが、どちらであっても構わない。また、主軸台６の移動は、主軸６ａを前後方向に移動自在に支持するＺ軸移動機構４の１軸としても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のＮＣ旋盤を示す平面図である。
【図２】本発明のＮＣ旋盤を示す左側面図である。
【図３】本発明のＮＣ旋盤を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    ベッド
１ａ  Ｘ軸用直動ガイド
１ｂ  Ｘ軸用直動ナット
１ｃ  開口部
１ｄ  衝立カバー
１ｅ  横桁
２    Ｘ軸移動機構
２ａ  Ｘ軸用ボールねじ
２ｃ  Ｘ軸用サーボモータ
３    サドル
３ａ  Ｚ軸用すべりガイド
４    Ｚ軸移動機構
４ａ  Ｚ軸用ボールねじ
４ｂ  Ｚ軸用ナット
４ｃ  Ｚ軸用サーボモータ
５    スライドベース
６    主軸台
６ａ  主軸
６ｂ  チャック部材（コレットチャック）
７    コラム
７ａ  Ｙ軸用すべりガイド
８    Ｙ軸移動機構
８ａ  Ｙ軸用ボールねじ
８ｂ  Ｙ軸用ナット
８ｃ  Ｙ軸用サーボモータ
９    立クロススライド
１０，１０ａ  櫛刃形刃物台
１１  チップコンベア
１２  外径バイト
１３  ボーリングバー
１４  ドリル
１５  エンドミル
２０  ＮＣ旋盤
Ｋ  加工領域
【図１】
2010105065.tif 000003
【図２】
2010105065.tif 000004
【図３】
2010105065.tif 000005